Галактика Андромеды сбавляет темп звездообразования

Ближайшая к нам большая галактика уходит на покой. Новое исследование «Хаббла» показало, что звездообразование в галактике Андромеды (M31) непрерывно снижается уже 500 миллионов лет, а в последние 40 миллионов лет спад стал особенно резким.

Работа группы Тобина Уэйнера из Вашингтонского университета опубликована 27 июля в The Astrophysical Journal.

Андромеда — спиральная галактика, сопоставимая по размеру с нашей. До нее около 2,5 миллионов световых лет: по космическим меркам это соседний двор, и из темных мест ее видно невооруженным глазом. Именно близость и делает ее главной лабораторией: разглядеть в другой галактике отдельные звезды и по ним восстановить ее биографию можно пока только здесь.

Насколько сильно упал темп

Скорость звездообразования измеряют массой газа и пыли, которая за год превращается в звезды. Единица измерения — солнечные массы в год.

Полмиллиарда лет назад Андромеда производила примерно одну солнечную массу звезд ежегодно. К отметке в 40 миллионов лет назад темп упал вдвое. Сегодняшнее значение — около одной пятой солнечной массы в год.

Итого впятеро за 500 миллионов лет, причем большая часть падения пришлась на последний, самый короткий отрезок.

Как читают историю галактики по отдельным звездам

Метод простой по идее и чудовищный по объему работы. Массивные звезды светят голубым цветом и живут недолго; маломассивные светят оттенками красного и живут долго. Значит, там, где звезды рождались недавно, доля голубых светил выше, а там, где давно, — население более красное. По цвету можно восстановить, что происходило в конкретном месте и когда.

Чтобы это сработало, нужно видеть звезды поодиночке. Команда свела данные двух больших обзоров «Хаббла» — Panchromatic Hubble Andromeda Treasury и его южного продолжения PHAST, которые вместе покрыли две трети диска галактики. В сумме измерено около 200 миллионов отдельных звезд.

Дальше изображение разбили на тысячи квадратов со стороной 300 световых лет и для каждого восстановили собственную историю звездообразования. Получилась не одна цифра по галактике, а карта.

По словам соавтора работы Бена Уильямса, отдельные звезды приходится измерять потому, что они и есть ископаемая летопись галактики, а нужное сочетание разрешения и охвата в галактике Андромеды может дать только «Хаббл».

Дело не в том, что кончился газ

Карта показала, что спад распределен неравномерно. Основная часть недавнего звездообразования сосредоточена в кольце, отстоящем примерно на 32 тысячи световых лет от центра галактики, — и падение темпа обеспечено в первую очередь затуханием активности именно в этом кольце.

При этом сырье никуда не делось. Речь не об исчерпании газа, а о естественном затухании после бурной эпохи: около двух миллиардов лет назад Андромеда пережила мощную вспышку звездообразования, вероятно вызванную взаимодействием или слиянием с другой галактикой, и с тех пор постепенно успокаивается.

Уэйнер описывает это так: после марафона иногда нужно отдышаться.

Главный подозреваемый — M32

Отдельный сюжет — маленькая галактика-спутник M32. На небе она отстоит от диска Андромеды примерно на 16 тысяч световых лет, но ее реальное положение в пространстве известно плохо, поэтому неясно, сталкивалась ли она с диском Андромеды в прошлом и если да, то когда.

Ради этого вопроса южный обзор во многом и затевался — так объясняет соавтор Чжо Чэнь. И результат интересный: в области рядом с M32 звездообразование снижено сильнее, чем в других местах, а началось это снижение примерно 60 миллионов лет назад.

Прямых доказательств нет, и авторы это подчеркивают. Формулировка Уэйнера: сказать, что спад вызван именно M32, они не могут, но спутник находится ровно там и остается самым вероятным подозреваемым.

Столкнется ли Млечный Путь с Андромедой

Раз речь зашла о галактических столкновениях — стоит обновить информацию, которую многие помнят со школы.

Классическая версия звучала так: через 4–5 миллиардов лет Андромеда и Млечный Путь сольются в одну эллиптическую галактику. Эта картина попала в учебники и документальные фильмы как решенный вопрос.

В 2025 году она перестала быть решенным вопросом. Группа Тилля Сойлы из Хельсинкского университета пересчитала будущее Местной группы галактик по данным «Хаббла» и «Гайи», аккуратно учтя все погрешности измерений и — впервые — влияние соседей: галактики M33 и Большого Магелланова Облака. Выяснилось, что M33 тянет систему к слиянию, а Большое Магелланово Облако движется поперек орбиты Млечный Путь — Андромеда и слиянию мешает.

Итог: вероятность слияния Млечного Пути с Андромедой в ближайшие 10 миллиардов лет — не более 50%. Из почти гарантированного события оно превратилось в подбрасывание монетки. Лобовое столкновение при этом крайне маловероятно, менее 2%: в сценариях со слиянием галактики сначала пролетают мимо друг друга, теряют орбитальную энергию и только потом сходятся.

Главная неопределенность — поперечная скорость Андромеды, то самое движение вбок. Ее уточнение и решит вопрос.

Дальнейшие планы

Команда собирается объединить архив «Хаббла» с наземными наблюдениями. Соавтор Раджа ГухаТхакурта отдельно отмечает ценность именно архивных данных: Андромеда достаточно близка, чтобы видеть детали, и одновременно позволяет охватить всю картину целиком.

Полный охват, впрочем, обещает уже другой инструмент. После запуска «Нэнси Грейс Роман», намеченного на 30 августа, вступит в силу недавно утвержденная программа наблюдений: телескоп отснимет весь диск Андромеды и часть окружающего гало в ближнем инфракрасном диапазоне. Счет пойдет на сотни миллионов звезд — там, где «Хаббл» покрыл две трети диска за годы работы, «Роман» справится за считанные наведения.